Casos prácticos

Piezas metálicas marítimas fabricadas en cuestión de minutos: Cerradura de leva de la lancha patrullera Armidale de la Marina Real Australiana

Marina Real Australiana

Desafío

Demostrar la capacidad de la tecnología SPEE3D para producir piezas metálicas bajo demanda para la Marina Real Australiana. Estas piezas también tienen que cumplir especificaciones militares, pero el proceso de impresión 3D de piezas es fundamentalmente distinto al de la fabricación convencional. Los métodos convencionales ya han establecido vías para conseguir estas certificaciones. El reto consistía en establecer una vía para que las piezas impresas en 3D también obtuvieran la certificación. Se trataba de un proyecto de colaboración con la Universidad Charles Darwin (CDU). 

Solución

La solución consistió en imprimir un racor de aluminio para manguera con cierre de leva diseñado conforme a las especificaciones militares pertinentes y validar esta pieza mediante pruebas funcionales.

Resultados

La pieza resultante se validó y probó sobre el terreno a bordo de una patrullera de la clase Armidale. Los resultados positivos demostraron la viabilidad de producir piezas certificables con la tecnología SPEE3D.

Principales ventajas

• Reducción del tiempo de inactividad del buque y la tripulación.
• Hace que las piezas estén disponibles bajo demanda, incluso en el mar.
• Costes reducidos.

Fondo

La Universidad Charles Darwin (CDU) se asoció con SPEE3D en 2017 para formar la Alianza de Fabricación Avanzada, una iniciativa conjunta cuyo objetivo es colaborar con socios industriales, comerciantes y académicos para desarrollar aplicaciones del mundo real, crear procedimientos y normas industriales e impulsar el desarrollo de materiales para la impresión 3D en metal. Este proyecto forma parte del trabajo en curso para alcanzar estos objetivos.

Selección de la pieza

El equipo de investigación consultó a la Marina Real Australiana para identificar una pieza que suele ser necesaria sustituir en los buques de la Marina. La pieza seleccionada fue un racor de manguera de aluminio con cierre de leva tipo C de 50 mm. Este tipo de racor se utiliza habitualmente en las patrulleras de la clase Armidale para unir mangueras y conectarlas a otros equipos, como bombas. Estos racores se utilizan para el trasvase de agua dulce, residual y de mar en puerto y para aplicaciones a bordo, como la lucha contra incendios.

El entorno marino acelera el deterioro de estos racores por corrosión, lo que a menudo provoca su rotura en servicio. Dada la variedad de tamaños y configuraciones de estos racores, la posibilidad de imprimir piezas de repuesto adecuadas, según las necesidades y sin los retrasos que conllevan los procesos de adquisición tradicionales, resulta bastante atractiva.

Los racores de manguera con cierre de leva se especifican de acuerdo con la norma Mil-C-27487/A-A-59326, que describe las dimensiones y tolerancias críticas requeridas, los materiales aprobados y los requisitos funcionales.

Validación de la solución

Siguiendo las especificaciones de la norma, se desarrolló un modelo 3D para la geometría de la pieza final. En la fase de diseño se tuvo en cuenta el proceso de impresión, tratamiento térmico y posmecanizado para conseguir esta geometría, y la geometría de la pieza se adaptó para cumplir las limitaciones del proceso de impresión y las fases de postratamiento.

Las piezas se imprimieron con la impresora LightSPEE3D en aluminio 6061 y, a continuación, se sometieron a pruebas según los requisitos de las normas identificadas. Se elaboraron certificados que detallaban los resultados de las pruebas dimensionales, las propiedades del material de origen y el proveedor, los requisitos de las pruebas funcionales y los resultados de las pruebas de presión. Las pruebas de presión fueron realizadas por un laboratorio de pruebas externo acreditado por la NATA.

Tras una evaluación interna de riesgos realizada por la Marina Real Australiana, las piezas fueron probadas in situ por personal de la Marina para determinar su eficacia funcional. El accesorio impreso en 3D se probó como parte del funcionamiento de una bomba de incendios portátil accionada por motor.

Todas las pruebas demostraron que la pieza funcionaba igual o mejor que la pieza convencional fundida y mecanizada. Cumplía todos los requisitos de las especificaciones pertinentes y el personal del HMAS Broome la consideró apta para su propósito. La prueba de presión aprobada por la NATA demostró la capacidad de la tecnología de impresión para lograr resistencias funcionales en piezas del "mundo real" con geometrías complejas.